Le télescope Webb restera bien au froid : voici comment
Alors que la plupart d'entre nous aiment être bien au chaud, pour certains télescopes, le froid est de loin préférable! C'est le cas du télescope spatial James Webb : il devra rester bien au froid dans l'espace pour observer l'Univers dans l'infrarouge, un type de lumière imperceptible à l'œil.
La lumière infrarouge : une autre vision du cosmos
L'un des télescopes spatiaux les plus connus, Hubble, est en service depuis plus de 30 ans. Il peut observer la lumière visible, c'est-à-dire celle qu'on voit, ainsi que les rayonnements ultraviolet et infrarouge proche. Toutefois, de nombreux objets célestes, comme les planètes, les étoiles de faible masse et les galaxies lointaines, émettent aussi un autre type de lumière : la lumière infrarouge.
Les différents télescopes peuvent observer plusieurs longueurs d'onde (types de lumière) du spectre électromagnétique. Hubble peut voir la lumière visible, et le télescope Webb sera capable de capter la lumière infrarouge, imperceptible à l'œil. (Sources : NASA/J. Olmsted, STScI, Agence spatiale canadienne.)
Le télescope spatial James Webb captera la lumière infrarouge et aidera les chercheurs à étudier de nombreux objets spatiaux et phénomènes cosmiques que Hubble ne peut pas observer. Mais comme la Terre et la Lune sont très lumineuses dans l'infrarouge, elles sont une source de pollution lumineuse nuisible aux observations avec Webb.
La solution? Envoyer le télescope Webb beaucoup plus loin de la Terre que Hubble, situé à seulement 550 kilomètres. Il sera placé autour du point de Lagrange L2, à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre : c'est près de quatre fois plus loin que la Lune!
Protégé du Soleil
Les instruments d'un télescope infrarouge peuvent eux-mêmes aussi être une source de pollution lumineuse. Pour éviter que cela se produise, le télescope Webb est séparé en deux côtés par un bouclier solaire :
- le côté « chaud » orienté vers le Soleil atteindra une température d'environ 85 °C;
- le côté « froid » sera protégé de l'énergie du Soleil et restera à une température glaciale de -233 °C pour que les miroirs et instruments délicats du télescope ne rayonnent pas eux-mêmes dans l'infrarouge.
De la forme d'un diamant, le bouclier solaire à cinq couches protègera le télescope Webb du rayonnement du Soleil. Il est immense – d'une taille comparable à celle d'un court de tennis (en anglais seulement) – et bloquera 99,9999 % des rayons du Soleil. À titre de comparaison, ce serait comme un écran solaire avec un FPS 1 000 000!
La conception ouverte du télescope Webb aidera aussi l'observatoire à demeurer froid. Le grand miroir doré ne se trouve pas dans un tube, contrairement à d'autres télescopes, comme Hubble. La chaleur ne sera donc pas piégée dans le télescope et ses composants.
Préparation du bouclier solaire en vue du lancement
L'énorme bouclier solaire (en bas, à gauche et à droite) du télescope Webb a été plié et intégré à la structure au printemps en vue du lancement dans le courant de l'automne . (Source : NASA/C. Gunn.)
Avec son miroir doré de 6,5 m, Webb est le plus grand télescope spatial jamais construit. Vu sa taille impressionnante, l'ensemble de l'observatoire doit être plié avant d'être placé dans une fusée Ariane 5 et lancé dans l'espace.
Ce n'est pas une mince affaire : certains des composants les plus délicats du télescope Webb sont les couches très fines de son bouclier solaire. En vue du lancement du télescope dans le courant de l'automne, les ingénieurs de Northrop Grumman en Californie ont récemment plié l'écran solaire – comme un parachute qu'on plie soigneusement – et l'ont placé dans la structure.
Un réfrigérateur dans l'espace
Pour la plupart des composants du télescope Webb, l'écran solaire suffira à les maintenir au froid et à les empêcher de produire leur propre lumière infrarouge.
Il y a une exception : l'instrument infrarouge moyen (MIRI), fourni par l'Agence spatiale européenne et la NASA, doit être refroidi encore plus (33 °C de moins) que le reste, à environ -266 °C. C'est nécessaire puisque MIRI observera un type de lumière infrarouge dont la longueur d'onde est plus grande que celle des autres instruments.
MIRI est donc doté d'un « cryorefroidisseur » ou, en d'autres termes, d'un réfrigérateur sophistiqué dans l'espace! Mais il n'est pas question de glace ou de réfrigérant typique : des pompes et des compresseurs sont répartis dans l'ensemble du cryorefroidisseur pour le refroidir et maintenir sa température à un niveau optimal.
Fruit d'une collaboration internationale entre la NASA, l'Agence spatiale européenne et l'Agence spatiale canadienne, le télescope spatial James Webb est l'observatoire spatial le plus complexe et le plus puissant jamais construit. Le Canada a fourni deux éléments clés : le détecteur de guidage de précision (FGS) et l'imageur et spectrographe sans fente dans le proche infrarouge (NIRISS).
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